路基路面工程课程设计例题

1、第三章 水泥混凝土路面设计3.1交通分析3.1.1 可靠度设计标准及变异系数范围、可靠度系数的选用 公路技术等级一级公路安全等级二级设计基准期（a）30目标可靠度（%）90目标可靠指标1.28变异水平等级低-中可靠度系数1.163.2 标准轴载作用次数的换算 计算设计使用年限内的标准轴载累计作用次数轴载换算的计算公式为： 轴载换算结果表车辆（KN）轴型轴-轮型系数（次/日）江淮AL6600前轴17单轴单轮2700后轴 26.5单轴双轮12700三湘CK6640前轴20.5单轴单轮800后轴37.5单轴双轮1800鞍山AK6980H前轴36.6单轴单轮1530后轴72.3单轴双轮11530北京B

2、J130前轴13.55单轴单轮1700后轴27.2单轴双轮11700解放CA50前轴28.7单轴单轮610后轴68.2单轴双轮1610东风EQ140前轴23.7单轴单轮850后轴 69.2单轴双轮1850黄河JN150前轴49单轴单轮850后轴101.6单轴双轮1850日野KB222前轴50.2单轴单轮600后轴104.3单轴双轮1600五十铃EXR181L前轴60单轴单轮58后轴100三轴双轮58按规范查表得：交通等级为重，水泥混凝土路面的设计基准期为30年，安全等级为二级，临界荷载处的车轮轮迹横向分布系数=0.22。交通年增长率为0.089 。设计基准期内设计车道标准荷载累计作用次数为属于

3、重交通等级普通混凝土设计弯拉强度（）5.0钢纤维混凝土设计弯拉强度（）6.03.3 初拟路面结构查表得相应于安全等级二级的变异水平为中级。查表得初拟普通混凝土面层厚度为0.26m；基层采用水泥稳定粒料，厚0.18m；垫层为0.15m低剂量无机结合料稳定土，普通混凝土板的平面尺寸为宽，长。纵缝为设拉杆平缝，横缝为设传力杆的假缝。3.4 路面材料参数确定查表可知，取普通混凝土的弯拉强度标准值为5.0MPa,相应弯拉弹性模量标准值为31Gpa，低剂量无机结合料稳定土垫层回弹模量取600Mpa，水泥稳定粒料基层回弹模量取1300Mpa。 计算基层顶面当量回弹模量如下： 普通混凝土面层相对刚度半径3.5

4、 荷载疲劳应力标准荷载在临界荷位处产生的荷载应力计算为:因纵缝为设拉杆平缝，接缝传荷能力的应力折减系数=0.87。考虑设计基准期内荷载应力累计疲劳作用的疲劳应力系数。根据公路等级，由表可知，考虑偏载和动载等因素对路面疲劳损坏影响的综合系数。荷载疲劳应力计算为：3.6 温度疲劳应力由表可知，IV区最大温度梯度取92/m，板长5m，由表可查得普通混凝土板厚0.26m，温度应力系数0.65。最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力：温度疲劳应力系数可按下式计算确定： 式中：a、b和c回归系数，按所在地区的公路自然区划查表16-29确定，自然区划为IV区，式中a=0.841，b=0.058，c=1.323

5、。临界荷位处的温度疲劳应力按下式计算确定： 3.7 检验初拟路面结构由表可得一级公路的安全等级为二级，目标可靠度为90，相应的变异水平等级为低-中，再由表可得可靠度系数=1.23。水泥混凝土路面结构设计以行车荷载和温度梯度综合作用产生的疲劳断裂作为设计的极限状态，其表达式采用下式计算： 普通混凝土面层为，因而，拟定的面层厚度为0.26m的普通混凝土路面，可以承受设计基准期内荷载应力和温度应力的综合疲劳作用。第四章 沥青混凝土路面设计4.1 交通参数分析路面设计以双轮组单轴载100KN为标准轴载当以设计弯沉为指标及验算沥青层层底拉应力时各级轴载换算采用，计算结果如下表。轴载换算结果汇总表（以弯沉

6、为标准时） 车型江淮AL6600前轴1716.427007.76后轴26.51127008.37三湘CK6640前轴20.516.48005.19后轴37.51180011.22鞍山AK6980H前轴36.616.453042.82后轴72.311530129.28北京BJ130前轴13.5516.417001.82后轴27.21117005.9解放CA50前轴28.716.461017.11后轴68.211610115.42东风EQ140前轴23.716.485010.37后轴69.211850171.35黄河JN150前轴4916.4850244.32后轴101.611850910.77日

7、野KB222前轴50.216.4600191.6后轴104.311600720.59五十铃EXR181L前轴6016.45840.23后轴1003.4158197.22831.32一级公路沥青路面的设计年限为15年，双向四车道的车道系数0.45，交通年平均增长率为8.9%，则设计使用期累计当量轴次为：4.2 拟定路面结构组合方案经计算，路基设计使用年限内一个车道上累计标准轴载次为次左右，查表可得路面为高级路面，面层宜选择沥青混凝土，又由于该路为一级公路，所承受交通量较重，因此采用三层式结构，土基回弹模量。4.3 拟定路面结构层的厚度表面层采用4cm厚细粒式密集配沥青混凝土，中面层采用5cm厚中

8、式密集配沥青混凝土，下层采用6cm粗粒式密集配沥青混凝土，基层和底基层分别采用刚度较高，水稳定性好的石灰稳定碎石基层（厚20m）和石灰稳定土底基层（厚度待计算确定）。4.4 各层材料设计参数确定土基及路面材料的回弹模量及各强度值列于下表中材料名称抗压回弹模（MPa）劈裂强度（MPa）2015细粒试沥青混泥土140020001.4中粒试沥青混泥土120018001粗粒试沥青混泥土100014000.8 两灰碎石15000.65石灰土5500.225土基354.5 计算设计弯沉值一级公路，取，面层为沥青混凝土，取，半刚性基层、底基层总厚度大于20cm，按内插法确定基层类型系数为。设计弯沉： 计算各

9、层材料的容许层底拉应力细粒式密集配沥青混凝土面层：中粒式密集配沥青混凝土：粗粒式密集配沥青混凝土：水泥石灰稳定碎石：石灰稳定土： 设计参数汇总表 材料名称厚度（cm）20抗压模量（MPa）15抗压模量（MPa）容许拉应力(MPa)细粒式沥青混凝土4140020000.42中粒式沥青混凝土5120018000.30粗粒式沥青混凝土6100014000.22二灰碎石2015000.31石灰土235500.082土基-35-4.6 路面结构层厚度的计算4.6.1 理论弯沉系数的确定式中： 当量圆半径；F 弯沉综合修正系数， 。因此： F=1.6317.69/2000/10.650.38(30/0.7

10、0) 0.36=0.43 =17.691400/(200010.650.70.43)=3.864.6.2 确定设计层厚度采用三层体系表面弯沉系数，由诺莫图算设计层厚度。h/=4/10.65=0.376 E2/E1=1200/1400=0.857；由三层体系弯沉系数诺莫图查得：=6.22。h/=4/10.65=0.376 =35/1200=0.029；由三层体系弯沉系数诺莫图查得K1=1.440。又因为K2= /(K1）=3.86/（6.221.44）=0.431，由上查表得：H/=6.7，H= 10.656.7=71.36。由可知：，因为H=71.36cm，可知h4=21.95cm，故取h4=

11、22cm。4.7 沥青混凝土面层和半刚性基层、底基层层底拉应力验算4.7.1 沥青混凝土面层层底拉应力验算 _ _ h1=4cm E1=2000MPa h=21.5cm E1=1200Mpa h2=5cm E2=1800MPa h3=6cm E3=1200MPa H=47.63cm E2=3600MPah4=20cm E4=3600MPa h5=23cm E5=2400MPa E0 =35 MPa E0=35MPa ；，。查三层连续体系上层底面拉应力系数诺莫图，知，故满足要求。4.7.2 二灰碎石层层底拉应力验算 _ _ h1=4cm E1=2000MPa h=39.58cm E1=3600Mpa h2=5cm E2=1800MPa h3=6cm E3=1200MPa H=40cm E2=2400MPah4=20cm E4=3600MPa h5=23cm E5=2400MPa E0 =35 MPa E0=35MPa ，查表得:因此，满足要求。4.7.3 石灰土土层层底拉应力验算_